Rust智能合約開發：數值精算與精度控制技巧

MEV午夜食客

2025-08-05 07:36:35

Rust智能合約養成日記(7)：數值精算

1. 浮點數運算的精度問題

Rust語言原生支持浮點數運算,但浮點數運算存在着無法避免的計算精度問題。在編寫智能合約時,不推薦使用浮點數運算,尤其是在處理涉及重要經濟/金融決策的比率或利率時。

Rust語言中的雙精度浮點類型f64遵循IEEE 754標準,採用底數爲2的科學計數法表達。某些小數如0.7無法用有限位長的浮點數準確表示,存在"舍入"現象。

在NEAR公鏈上分發0.7個NEAR代幣給十位用戶的測試中,浮點運算結果不精確:

rust let amount: f64 = 0.7;
let divisor: f64 = 10.0; let result_0 = amount / divisor;

amount的值爲0.69999999999999995559,result_0的值爲0.06999999999999999,而非預期的0.07。

爲解決這個問題,可以使用定點數。在NEAR Protocol中,通常使用1 NEAR = 10^24 yoctoNEAR的方式表示:

rust let N: u128 = 1_000_000_000_000_000_000_000_000; let amount: u128 = 700_000_000_000_000_000_000_000; let divisor: u128 = 10; let result_0 = amount / divisor;

這樣可以獲得精確的運算結果:0.7 NEAR / 10 = 0.07 NEAR。

2. Rust整數計算精度的問題

2.1 運算順序

同一算數優先級的乘法與除法,其前後順序的變化可能直接影響計算結果。例如:

rust let a: u128 = 1_0000; let b: u128 = 10_0000; let c: u128 = 20;

// result_0 = a * c / b let result_0 = a.checked_mul(c).expect("ERR_MUL").checked_div(b).expect("ERR_DIV");

// result_1 = a / b * c
let result_1 = a.checked_div(b).expect("ERR_DIV").checked_mul(c).expect("ERR_MUL");

result_0和result_1的計算結果不同,因爲對於整數除法而言,小於除數的精度會被舍棄。

2.2 過小的數量級

當涉及小數值時,整數運算可能導致精度損失:

rust let a: u128 = 10; let b: u128 = 3; let c: u128 = 4; let decimal: u128 = 100_0000;

// result_0 = (a / b) * c let result_0 = a.checked_div(b).expect("ERR_DIV").checked_mul(c).expect("ERR_MUL");

// result_1 = (a * decimal / b) * c / decimal;
let result_1 = a.checked_mul(decimal).expect("ERR_MUL") .checked_div(b).expect("ERR_DIV") .checked_mul(c).expect("ERR_MUL") .checked_div(decimal).expect("ERR_DIV");

result_0和result_1的運算結果不同,result_1更接近實際預期值。

3. 如何編寫數值精算的Rust智能合約

3.1 調整運算的操作順序

令整數乘法優先於整數的除法。

3.2 增加整數的數量級

使用更大的數量級,創造更大的分子。例如,將5.123 NEAR表示爲51_230_000_000 yoctoNEAR。

3.3 積累運算精度的損失

記錄累計的運算精度損失,在後續運算中補償。例如:

rust fn distribute(amount: u128, offset: u128) -> u128 { let token_to_distribute = offset + amount; let per_user_share = token_to_distribute / USER_NUM; let recorded_offset = token_to_distribute - per_user_share * USER_NUM; recorded_offset }